1

ESTADO DEL ARTE DE ................................................................ LA QUINUA ................................................................ en el mundo en 2013

2 Secretaría del Año Internacional de la Quinua: Salomón Salcedo (FAO) Coordinación General del Año Internacional de la Quinua: Tania Santivañez (FAO) Coordinación científica y técnica: Didier Bazile (CIRAD) Edición científica: Didier Bazile, Daniel Bertero y Carlos Nieto Revisión de textos y estilo: Raúl Miranda Diseño: Marcia Miranda Colaboradores: Sara Granados y Gonzalo Tejada

Para citar el libro completo: BAZILE D. et al. (Editores), 2014. “Estado del arte de la quinua en el mundo en 2013”: FAO (Santiago de Chile) y CIRAD, (Montpellier, Francia), 724 páginas Para citar solo un capitulo: AUTORES, (2014). Título del capítulo. Capitulo Numero XX. IN: BAZILE D. et al. (Editores), “Estado del arte de la quinua en el mundo en 2013”: FAO (Santiago de Chile) y CIRAD, (Montpellier, Francia): pp. XX-YY

Las denominaciones empleadas en este producto informativo y la forma en que aparecen presentados los datos que contiene no implican, por parte de la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO), juicio alguno sobre la condición jurídica o nivel de desarrollo de países, territorios, ciudades o zonas, o de sus autoridades, ni respecto de la delimitación de sus fronteras o límites. La mención de empresas o productos de fabricantes en particular, estén o no patentados, no implica que la FAO los apruebe o recomiende de preferencia a otros de naturaleza similar que no se mencionan. Las opiniones expresadas en este producto informativo son las de su(s) autor(es), y no reflejan necesariamente los puntos de vista o políticas de la FAO. ISBN 978-92-5-308558-3 (PDF) © FAO, 2014 La FAO fomenta el uso, la reproducción y la difusión del material contenido en este producto informativo. Salvo que se indique lo contrario, se podrá copiar, descargar e imprimir el material con fines de estudio privado, investigación y docencia, o para su uso en productos o servicios no comerciales, siempre que se reconozca de forma adecuada a la FAO como la fuente y titular de los derechos de autor y que ello no implique en modo alguno que la FAO aprueba los puntos de vista, productos o servicios de los usuarios. Todas las solicitudes relativas a la traducción y los derechos de adaptación así como a la reventa y otros derechos de uso comercial deberán dirigirse a www.fao.org/contact-us/ licence-request o a [email protected]. Los productos de información de la FAO están disponibles en el sitio web de la Organización (www.fao.org/publications) y pueden adquirirse mediante solicitud por correo electrónico a [email protected].

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Parte 3. Aspectos técnicos y nutricionales

258 CAPÍTULO: 3.1.

TÍTULO: Procesos Tradicionales e Innovaciones Tecnológicas en la Cosecha, Beneficiado e Industrialización de la Quinua *Autor para correspondencia: Carla QUIROGA CARLA QUIROGAa, RAMIRO ESCALERAa, GENARO ARONIb, ALEJANDRO BONIFACIOb, JUAN ANTONIO GONZÁLEZc, MILTON VILLCAb, RAÚL SARAVIAb, ANTONIO RUIZd a Universidad Privada Boliviana, Av. Capitán Víctor Ustariz km 6,5 Cochabamba – Bolivia b Fundación para la Promoción e Investigación de Productos Andinos, Av. Meneces km 4 Cochabamba - Bolivia c Fundación Miguel Lillo, Miguel Lillo 251 (4000) Tucumán - Argentina d Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles, c. Prolongación Cordero 220 La Paz – Bolivia

Resumen El incremento en la demanda de la quinua a nivel mundial ha promovido el crecimiento de la producción en las zonas de origen y la inclusión de esta especie en otras regiones, principalmente de las variedades y ecotipos con alto contenido de saponinas, que por sus propiedades antinutricionales y organolépticas indeseables, deben ser removidas de la superficie del grano en forma previa a su consumo. Ante esta situación, las fases de cosecha y poscosecha (que implican las etapas de siega o corte, emparvado o formación de arcos, trilla, aventado y limpieza del grano, secado, selección, almacenamiento, beneficiado, elaboración de productos de valor agregado y uso directo del producto), han sido objeto de innovaciones tecnológicas a escala industrial, en sustitución de las prácticas tradicionales generalmente concebidas para una producción de pequeña escala. El éxito que se pueda lograr en la producción de granos de alta calidad comercial depende, en gran medida, de la cosecha. En esta etapa, la introducción paulatina de sistemas

mecanizados en cultivos de mediana y gran escala, tales como segadoras, venteadoras, trilladoras, desbrozadoras, equipos combinados de trilla y zaranda han propiciado varias ventajas respecto de las prácticas manuales tradicionales relacionadas con la reducción de la contaminación de impurezas, disminución de mermas y pérdida de grano, además de facilitar las tareas y reducir los requerimientos de mano de obra, en muchos casos escasa en las zonas de cultivo. Tales sistemas han sido innovados y mejorados para mitigar sus impactos ambientales negativos intrínsecos. En el beneficiado, los sistemas tradicionales de remoción de saponinas han sido innovados con un consecuente desarrollo y aplicación de equipos y tecnología apropiada a escala industrial. Siendo los sistemas combinados los más utilizados porque garantizan la calidad nutritiva y estabilidad morfológica del grano, así como el contenido final de saponinas por debajo de los niveles de los estándares internacionales. En estos sistemas las saponinas se remueven en 2 etapas: escarificado y lavado, seguidos de las etapas de centrifugado y secado de los granos. En los procesos optimizados se eliminan

las saponinas en seco hasta en un 95 %, en el escarificador, y el resto en la lavadora con agua. Sin embargo, los volúmenes de agua requeridos aún son importantes, generalmente mayores a 5 m3/t de quinua procesada, y los efluentes que se generan están contaminados con saponinas. La remoción de impurezas tales como piedrecillas, ramas, granos inmaduros, quebrados o de otro color, se realiza en zarandas o clasificadores, despedregadores, sistemas magnéticos y ópticos, acompañados casi siempre por el trabajo manual. Las fuerzas del mercado, con normativas ambientales más exigentes, mayores precios y la menor disponibilidad del recurso agua en las zonas productoras, seguirán impulsando el desarrollo de equipos y tecnología aún más eficientes e innovadores, con tendencia hacia los sistemas de remoción de saponinas vía seca, los cuales además de no requerir agua permiten la recuperación total de las saponinas que tienen buenos precios en el mercado por sus aplicaciones en diferentes rubros del sector industrial. Aunque a escala artesanal se han propuesto modelos interesantes para el procesamiento de la quinua por vía seca, aún se deben realizar mayores investigaciones hasta lograr escalar a nivel industrial. Los alimentos elaborados en base a la quinua han estado presentes en la dieta de los pobladores de Los Andes durante siglos y debido a sus atributos nutricionales su uso no sólo se ha extendiendo a otras zonas, sino que hay una mayor diversificación de productos derivados de la quinua sola (harina, hojuelas, expandidos del grano) o mezclas con cereales, oleaginosas y otros alimentos (pan de harinas compuestas, fideos, extruidos, pastas libres de gluten). Se espera que, con la expansión del mercado de la quinua, se generaran nuevos productos derivados del grano, tales como los concentrados y aislados proteicos, aceites, almidones y derivados de saponinas con alto valor agregado. 1. Introducción. Según los estándares de nutrición humana establecidos por la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura

(FAO), la quinua (Chenopodium quinoa Willd.) es el único alimento del reino vegetal que provee todos los aminoácidos esenciales (Koziol 1992; González et al. 2012). Además de su alta calidad nutritiva, tiene una amplia variabilidad genética y adaptabilidad a diversas condiciones de clima y suelo, capacidades que se traducen en bajos costos de producción (Fundación PROINPA 2011). Debido a estas características y sus múltiples posibilidades de uso, se ha generado una demanda creciente a nivel mundial por este producto, constituyéndose en un cultivo estratégico para contribuir a la soberanía alimentaria de diversas regiones. Así lo han entendido varios países en Europa, Norte América, África y Asia que han empezado a cultivar este grano andino (Jacobsen 2003). Por ejemplo, para la quinua boliviana, entre los años 2005 y 2012, la demanda estadounidense se ha incrementado en un 1 120 %, la francesa en 207 % y la alemana en 361 %, habiéndose exportado un total de 25 660 t por un valor de 78,9 millones de $US y a un precio de 3 075 $US/t (INE 2013). Para satisfacer esa demanda, la producción de quinua convencional y orgánica en Bolivia en los últimos años ha tenido un comportamiento ascendente. En la Figura 1 se puede observar que la superficie de cultivo y la producción se han incrementado considerablemente en las décadas de 1990 y 2010. La superficie sembrada se ha cuadruplicado con respecto a 1970 y 1980 llegando a 69 970 hectáreas en el año 2012. La producción total de quinua también ha registrado incrementos considerables de 23 240 t en el año 2000 a 44 260 t en el 2012 (INE 2013). Por otra parte, en Perú, según la Asociación de Exportadores (La República 2013), en el año 2012 las exportaciones de quinua llegaron a 10 402 t y 30,7 millones de $US, un 23 % más que los envíos realizados el año anterior. La producción anual de quinua fue de 39 398 t en el año 2009 y se incrementó a 44 207 t el 2012 (MINAG 2013). Estos dos países representan más del 90 % de la producción mundial (Baudoin & Avitabile 2013). La producción de quinua en la región andina de Ecuador (exportación 941 t, 2 694 $US/t), Chile y Argentina es bastante menor (algunos miles de toneladas anuales).

259

260

Figura 1: Superficie sembrada, producción y rendimiento de quinua por hectárea en Bolivia entre los años 1970 y 2012 (Fuente: IBCE/FAOSTAT 2012)

Para responder a este crecimiento, las fases de cosecha y poscosecha (que implican las etapas de siega o corte, emparvado o formación de arcos, trilla, aventado y limpieza del grano, secado, selección, almacenamiento, beneficiado, elaboración de productos de valor agregado y uso directo del producto), han sido objeto de innovaciones tecnológicas a escala industrial, en reemplazo de las prácticas tradicionales, generalmente concebidas para una producción de pequeña escala. Especialmente importante ha sido el desarrollo de innovaciones en el proceso de remoción de saponinas dentro del beneficiado de la quinua. En este capítulo se pretende mostrar el estado del arte en la aplicación actual de las prácticas tradicionales y las innovaciones tecnológicas desarrolladas para las distintas etapas de la cosecha y poscosecha, con particular énfasis en el beneficiado. 1. Cosecha. La cosecha se realiza cuando las plantas han alcanzado la madurez fisiológica, característica que se reconoce cuando cambian de coloración, tornándose en un color amarillo típico, rojizo, rosado, púrpura, negro según los ecotipos y/o variedades. Esta madurez se confirma con la

sensación de dureza o resistencia que ofrece el grano a la presión de las uñas. La cosecha debe realizarse dentro del periodo recomendado del ciclo productivo, a fin de evitar pérdidas por desgrane, ataque de aves o el deterioro de la calidad del grano por lluvias, granizadas o nevadas inesperadas (Apaza et al. 2006). La Tabla 1 (Bonifacio et al. 2012) y la Tabla 2 (Espíndola & Bonifacio 1996) presentan las características fenotípicas (e.g. color de la panoja y color de grano), de los distintos ecotipos de Quinua Real cultivados en el Altiplano Sur de Bolivia y de variedades mejoradas, en su etapa de madurez fisiológica al final del ciclo vegetativo respectivo. El grano de quinua en su fase de madurez fisiológica tiene un rango de humedad entre 10 y 13 % y la planta entre 16 y 20 %. Estas características pueden facilitar la toma de decisión respecto a la oportunidad de la cosecha. Si se retarda la cosecha en dos a tres semanas, existe alta probabilidad de pérdidas significativas de grano por el desgrane causado por el viento (rozamiento entre plantas y panojas) y el desgrane durante el corte y el emparve. La Figura 2 muestra la Quinua Real Blanca y la Quinua Canchis Rosada en madurez fisiológica.

261

Figura 2: (a) Quinua Real Blanca en madurez fisiológica (Palaya - Potosí); (b) Quinua Canchis Rosado en madurez fisiológica (Chacala – Potosí) (Cortesía: Fundación PROINPA)

La cosecha de quinua consta de varias etapas según la tecnología empleada. Cuando el trabajo se realiza en forma manual y utilizando trilladoras estacionarias las etapas son: siega o corte, emparvado o formación de arcos, trilla, aventado y limpieza del grano, secado, selección, envasado

Nombre del ecotipo

Ciclo vegetativo [días]

y almacenamiento. Cuando se efectúa en forma mecanizada utilizando cosechadoras combinadas las labores de corte, trilla y venteo se realizan simultáneamente, luego sigue la selección, envasado y almacenamiento.

Panoja (color)

Grano entero (color)

Grano perlado (color)

Ecotipos tardíos Achachino

180

Rojo crema

Rojo

Blanco

Chuku Puñete

172

Crema

Crema

Blanco

Mok’o Rosado

172

Rosado

Rosado

Blanco

Negra

172

Negro

Negro

Negro

Pandela

175

Rosado

Rosado

Blanco

Pisankalla

170

Café rojizo

Café rojizo

Café

K’ellu

172

Amarillo dorado

Amarillo dorado

Blanco

K’ellu

176

Gris

Gris

Café

Real Blanca

171

Habano

Habano

Blanco

Rosa Blanca

178

Rosado gris

Habano rosado

Blanco

Timsa

180

Crema

Crema

Blanco

Toledo

181

Rojo anaranjado

Café rojizo

Blanco

Tres Hermanos

176

Mixtura

Mixtura

Blanco

Huallata

176

Mixtura

Mixtura

Blanco

Ecotipos semiprecoses

262

Chillpi Blanco

156

Crema

Crema

Cristalino

Kairoja

164

Rosado

Rosado

Blanco

Lipeña

163

Blanco

Habano

Blanco

Manzano

167

Café rojizo

Café rojizo

Blanco

Mok’o

161

Crema

Crema

Blanco

Quinua Roja

164

Café rojizo

Café rojizo

Blanco

Señora

161

Crema

Crema suave

Blanco

Utusaya

165

Rosado claro

Crema

Blanco

Wila Jipina

155

Rosado crema

Crema rosado suave

Blanco

Ecotipos precoces Cariquimeña

144

Crema

Crema

Blanco

Mañiqueña

143

Crema

Crema

Blanco

Canchis Amarillo

144

Amarillo pálido

Amarillo claro

Blanco

Canchis Rosado

147

Rosado

Rosado

Blanco

Tabla 1: Características de variedades de quinua mejorada a la madurez fisiológica (Fuente: Bonifacio et al. 2012) Variedad

Ciclo vegetativo [días]

Panoja (color)

Grano entero (color)

Grano perlado (color)

Variedades semitardías Kurmi

170

Rosado

Blanco

Blanco

Blanquita

176

Crema a Blanco

Blanco

Blanco

Variedades semiprecoces Sajama

160

Crema amarillento

Blanco

Blanco

Chucapaca

160

Rosado claro

Blanco ceniciento

Blanco

Surumi

165

Rosado claro

Rosado claro

Blanco

Intinayra

165

Amarillo intenso

Amarillo

Blanco

Sayaña

165

Agranujado

Amarillo suave

Blanco

Variedades precoces Jacha Grano

135

Amarillo claro

Blanco

Blanco

Aynoq’a

140

Crema

Blanco

Blanco

Horizontes

140

Crema

Blanco

Blanco

Patacamaya

147

Rosado

Blanco

Blanco

Kosuña

150

Crema

Blanco

Blanco

Tabla 2: Características de algunas variedades mejoradas a la madurez fisiológica (Fuente: Espíndola & Bonifacio 1996)

2.1. Arrancado y siega. En el sistema manual, la siega se la puede realizar de varias maneras. Hasta el año 2008, según una encuesta realizada en el Altiplano Sur, el 57 % de los productores practicaban el arrancado de plantas, el 42 % realizaba el corte con hoz y un 2 % usaba motosegadora. (Aroni et al. 2009). El arrancado de plantas desde la raíz es una práctica ancestral, realizada particularmente donde los suelos son arenosos. En este método, los terrones que se adhieren generalmente a la raíz de la planta son parcialmente removidos mediante sacudones consecutivos y cuidadosos o una ligera fricción entre raíces. Luego las plantas se depositan en el suelo en forma de gavillas.

El corte o siega de la planta madura se realiza a una altura que varía entre 10 y 15 cm desde superficie del suelo. Esta práctica permite que restos de tallo y raíz queden en el suelo, protegiéndolo de la erosión, para que luego se conviertan en materia orgánica a través de un proceso natural de compostaje (Aroni et al. 2009). Los productores de quinua paulatinamente van incorporando la práctica de la siega mediante el uso de hoces, azadones o segadoras mecánicas. Con estas pequeñas innovaciones, se disminuye significativamente la contaminación del grano con arena, piedrecilla y tierra, aspecto que es sumamente importante en el proceso de beneficiado posterior del grano. La Figura 3 ilustra las prácticas de siega con hoz y con segadora mecánica operada manualmente.

Figura 3: (a) Corte de plantas con hoz (Palaya - Potosí); (b) Corte de plantas con segadora (Palaya - Potosí) (Cortesía: Fundación PROINPA)

Una labor simultánea que debe ser realizada durante la cosecha es la selección de plantas atípicas, particularmente de plantas con diferentes colores de grano, para evitar mezclas que desmejoran su calidad y disminuyen su precio de venta. Por ejemplo, para satisfacer la Norma Boliviana NB NA 0038 que establece un máximo del 1 % de granos de otro color (IBNORCA 2007), se deben remover las plantas de grano de color café o negro si la variedad es de grano blanco, y si la variedad es de color negro o rojo, se evita la presencia de plantas de grano blanco. Aun cuando se utiliza semilla certificada y/o seleccionada, casi siempre se presentan plantas atípicas que pueden ocasionar mezclas indeseables. Este fenómeno se da por la segregación genética

natural que ocurre en la quinua. Cuando el corte de las plantas se realiza unas semanas después de la madurez fisiológica, existe mucha probabilidad de desgrane durante el corte. En ese caso se recomienda realizar la siega en horas de la mañana cuando todavía está presente el rocío ya que la planta madura de quinua retiene algo de humedad al ser altamente higroscópica. 2.2. Emparvado. El emparvado de la quinua consiste en apilar las plantas segadas, en forma de arcos o parvas con la finalidad de secar las plantas y panojas. De esta manera, se evita que se malogre la cosecha por

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eventos climáticos adversos (e.g. lluvias y granizadas extemporáneas) que pueden ocasionar manchas en el grano (León 2003; Apaza et al. 2006). Existe una diversidad de formas o métodos de emparve. La más común consiste en formar pequeños montículos dispuestos en el interior de la parcela; otra implica realizar el emparve en forma lineal con las panojas dispuestas a un solo lado o también se pueden hacer parvas en forma circular con las panojas orientadas al interior del círculo. En el altiplano Sur, la práctica más generalizada es el emparvado en arcos con las plantas colocadas en forma de “X” y las panojas dispuestas en la parte superior. Esta forma de emparvado permite una

buena aireación, por tanto el secado es más rápido comparado con las otras formas. Las parvas deben permanecer en el campo el tiempo estrictamente necesario, de lo contrario se intensificará el ataque de roedores y aves. El emparvado en línea, círculo y arcos facilita la protección de las lluvias retrasadas, empleando polietileno para cubrir la parte superior de las parvas (panojas). Un descuido en esta práctica puede ocasionar muchas pérdidas porque la lluvia moja el grano y provoca la germinación de los granos en la misma panoja. La Figura 4 muestra los emparvados en línea y cruz.

Figura 4: (Izq.) Parvas de quinua negra cortadas en línea (Chacala - Potosí); (Der.) Emparve en cruz para facilitar el secado (Rio Grande - Potosí) (Cortesía: Fundación PROINPA)

2.3. Trilla. La trilla consiste en la separación del grano de la panoja (glomérulos) (Calla & Cortez 2011). Antes de iniciar la trilla, es importante verificar que la humedad del grano no exceda el 15 %. (Apaza et al. 2006). Esta labor se realiza de acuerdo a la disponibilidad de equipo y la topografía del lugar. En la producción de quinua en laderas (Figura 5 (a)), todavía es posible observar la práctica de la trilla tradicional, utilizando una “huajtana” que es un

palo macizo con el que se golpea las panojas para desprender el grano. En la producción en planicie, la trilla se realiza con pases consecutivos de un tractor (Figura 5 (b)), otro tipo de vehículo o trillas estacionarias. La trilla utilizando un tractor u otro tipo de vehículo se realiza sobre carpas dispuestas en el suelo apisonado (plataforma). La carpa debe abarcar toda la superficie necesaria de tal forma que las llantas del vehículo no entren en contacto continuo con tierra y/o arena y contaminen el grano.

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Figura 5: (a) Trilla tradicional de quinua en ladera (Miraflores - Potosí); (b) Trilla con tractor (Palaya - Potosí) (Cortesía: Fundación PROINPA) Para la trilla sobre la plataforma preparada se colocan las plantas secas en dos hileras paralelas, generalmente con las panojas orientadas al interior (Figura 6 (a)). El ancho de estas dos formaciones corresponde al ancho de la trocha o distancia entre las ruedas del vehículo. Los movimientos de

avance y retroceso del vehículo sobre las panojas dispuestas en hilera, consiguen desprender el grano de la panoja. La broza se separa paulatinamente con rastrillos y se va depositando fuera de la plataforma. Esta operación se repite varias veces hasta conseguir un grano parcialmente pulido que todavía está mezclado con restos de la planta.

Figura 6: (a) Trilla de quinua con camión (Chacala - Potosí); (b) Trilladora Vencedora (Villa Esperanza Potosí) (Cortesía: Fundación PROINPA) 2.3.1. Maquinas trilladoras. En el pasado reciente se han probado varios tipos de trilladoras estacionarias como la Vencedora (Figura 6 (b)) y Alban Blach, las mismas que han tenido poca aceptación, debido a su costo y porque rompen el grano (Aroni et al. 2009). En la actualidad se promocionan otros equipos de los cuales se mencionan los siguientes: Trilladora TR-C. La trilladora TR-C (Figura 7) fue desarrollada por la Fundación FAUTAPO y el Centro de Investigación,

Formación y Extensión en Mecanización Agrícola S.A.M. (CIFEMA) (Aroni et al. 2009). El equipo está compuesto por un desgranador y sistemas de zarandas que separan la parte gruesa de la planta del grano. Por el tamaño menor frente a otras de su tipo, se puede trasladar en un vehículo liviano (camioneta, motocultor y otros). El equipo es apropiado inclusive para ser operado por mujeres, posee un motor a gasolina estacionario de fácil manejo y bajo consumo (5,5 hp y 1 L/h), incluye 2 zarandas cambiables y su rendimiento es de 276 a 368 kg/h (CIFEMA 2006).

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Figura 7: Trilladora TR–C (Fuente: CIFEMA 2006)

Figura 8: Trilladora-venteadora MASEMA FAUTAPO I (Fuente: Turismo Rural Comunitario 2013)

Trilladora MASEMA FAUTAPO I

Trilladora Vencedora modificada.

Financiada por las fundaciones FAUTAPO de Bolivia y PRONORTE de Salta, Argentina, la máquina fue construida por estudiantes de la Universidad Tecnológica Nacional Regional Córdoba y fue probada en Uyuni (Figura 8, Turismo Rural Comunitario 2013). La trilla funciona mediante un cilindro rotativo convencional transversal provisto con muelas de plástico y goma, donde se separan tallos y remueven de sus flores los frutos o granos de la planta. La separación de granos y trozos de planta se realiza por medio de dos zarandas móviles, la primera que separa trozos mayores, comúnmente llamado sacapaja y una segunda zaranda donde solo pasan granos y partes menores a 3 mm de diámetro hacia la última etapa de separación. El venteo y clasificación de grano por tamaño y separación de porciones pequeñas de flores y palillos se logra mediante un ventilador y un túnel de viento donde los granos son seleccionados por tamaño y peso y pequeñas partes de menor densidad al grano son expulsadas de la máquina. El prototipo propone la innovación de poseer ajustes de potencia independientes en las tres etapas de separación por medio de motores eléctricos trifásicos en cada función. Cada etapa utiliza un variador de velocidad, proponiendo como fuente de energía un generador de energía eléctrica convencional de ciclo Otto. La prueba de campo demostró que no se deteriora el grano. Sin embargo, se necesitan hacer ajustes en la etapa de venteo.

La trilladora Vencedora es un equipo de fabricación brasilera con rendimiento de 320 kg/h, que, para las condiciones del altiplano, requiere de un tractor para remolcar o un camión para transportar. La máquina es poco apropiada para las condiciones de los pequeños productores con parcelas dispersas. Por estas razones, a nivel local en el año 2007, el equipo se ha adaptado reduciendo su tamaño y manteniendo los principios de trilla y ventilación (Figura 9). Las pruebas con este equipo se realizaron en el Altiplano Norte y Centro de Bolivia. Su rendimiento fue de 180 a 210 kg/h, con una efectividad de 85 % de grano y 15 % de jipi (hojas y perigonio triturado) (Aroni et al. 2009).

Figura 9: Trilladora Vencedora modificada (Fuente: Fundación PROINPA 2008)

Trilladora tubular. La trilladora tubular (Figura 10), promocionada por la Fundación para la Promoción e Investigación de Productos Andinos (PROINPA), es un equipo muy liviano con toma de fuerza independiente y puede ser trasladada en una camioneta. Tiene los siguientes componentes: plataforma de alimentación, cuerpo de trilla, zaranda de salida de granos, salida de broza, base del motor, motor a gasolina de 5 hp y colector de grano trillado. Tiene una vida útil mayor a 10 años.

El rendimiento promedio de la trilladora tubular es de 95 kg/h en el procesamiento de granos de quinua con un 15 % de jipi, que se separa mediante el venteado del grano. La zaranda de salida permite obtener un grano casi limpio evitando la labor de tamizado posterior, como ocurre en el caso de otras trilladoras. En la Tabla 3 se muestra el rendimiento de la máquina en la trilla de tres variedades de quinua (Fundación PROINPA 2008).

2.4 Harneado o zarandeo. El harneado o zarandeo consiste en separar el grano de la broza que incluye fragmentos de hojas, pedicelos, perigonio, inflorescencias y pequeñas ramas (Apaza et al. 2006). Para esta labor manual se utilizan zarandas generalmente de 0,80 m x 1,50 m que pueden ser de malla o planchas perforadas con orificios de 3,5 a 4 mm. Los operadores realizan movimientos de vaivén para separar los granos y jipi de la broza. El harneado es una labor muy tediosa y polvorienta (Figura 11). El viento puede ser perjudicial o beneficioso dependiendo de su intensidad. Figura 10: Trilladora Tubular (Fuente: Fundación PROINPA 2008) Cultivares de quinua

Peso de planta secas [kg]

Grano trillados [kg]

Broza [kg]

Tiempo de trillado [min]

Rendimiento de trilla [kg/h]

Línea Purpura

50

16

34

10

96

Jacha Grano

56

19

37

12

95

Surumi

33

11

22

7

94

Promedio

46

15

31

10

95

Tabla 3: Rendimiento de la trilladora tubular en tres variedades de quinua (Fuente: Fundación PROINPA 2008) 2.4 Harneado o zarandeo. El harneado o zarandeo consiste en separar el grano de la broza que incluye fragmentos de hojas, pedicelos, perigonio, inflorescencias y pequeñas ramas (Apaza et al. 2006). Para esta labor manual se utilizan zarandas generalmente

de 0,80 m x 1,50 m que pueden ser de malla o planchas perforadas con orificios de 3,5 a 4 mm. Los operadores realizan movimientos de vaivén para separar los granos y jipi de la broza. El harneado es una labor muy tediosa y polvorienta (Figura 11). El viento puede ser perjudicial o beneficioso dependiendo de su intensidad.

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Figura 11: (a) Labor de harneado (Chacala – Potosí); (b) Harneado en ladera (Palaya – Potosí) (Cortesía: Fundación PROINPA) 2.5. Venteado. El venteado de grano consiste en separar las impurezas pequeñas y livianas aprovechando la energía del viento en la práctica tradicional o el trabajo mecánico de un soplador/ventilador en las venteadoras mecánicas. El venteo tradicional se realiza manualmente utilizando platos o recipientes para recoger una porción de quinua harneada y dejar caer en chorro en dirección transversal a la dirección del viento. Este método, al ser dependiente de ocurrencia y la variabilidad de dirección e intensidad del viento, es poco efectivo y el producto que se obtiene es heterogéneo y aún contiene impurezas.

En el venteo mejorado se utilizan venteadoras mecánicas accionadas manualmente o mediante un motor. Las venteadoras generan corrientes regulares de aire mediante aspas giratorias y poseen una tolva de alimentación de donde cae el grano en una cantidad constante y regulable (Figura 12). Estos equipos son relativamente económicos; sin embargo, lo más importante es que permiten realizar el venteo en cualquier época del año sin depender del viento. El rendimiento de las máquinas es de 5 a 8 qq/h. Hasta el año 2008, un 77 % de los agricultores del Altiplano Sur en Oruro, y un 14 % en el Altiplano Sur en Potosí practicaba el venteo mecánico (Aroni et al. 2009).

Figura 12: Venteo de quinua (Salinas de Garci Mendoza – Oruro) (Cortesía: Fundación PROINPA)

En la Figura 13 se observa la venteadora a motor que realiza el venteado del material (grano + jipi + broza). Este equipo de mayor rendimiento (16 qq/h) fue construido por la Consultora y Taller Mecánico

Aroni en Uyuni, Bolivia. La venteadora lleva incluido un mecanismo que además de ventear separa la broza.

Figura 13: Limpieza y venteo de quinua con desbrozadora (Palaya – Potosí) (Cortesía: Fundación PROINPA) Venteadora V-M. La venteadora V-M (Figura 14) lleva un cilindro giratorio al interior de la tolva de alimentación que garantiza la continua caída de los granos de quinua y también permite que los granos de quinua más

Figura 14: Venteadora V–M (Fuente: CIFEMA 2007)

pequeños sean rescatados en el proceso de venteo. Esta máquina, que es ideal para las condiciones de trabajo en Bolivia, posee un motor a gasolina de 5 hp, 1 L/h, y procesa 600 a 650 kg de grano y granza por hora a una rotación apropiada de las aspas de 550 a 600 rpm (CIFEMA 2007).

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2.6. Cosechadoras combinadas. En la gestión agrícola 2012-2013 se han probado dos tipos de cosechadoras combinadas accionadas por motor propio en las localidades de Challapata y El Choro del departamento de Oruro, Bolivia. Las cosechadoras CLAAS y DIMA (Figura 15), son modelos pequeños diseñados para trabajar en parcelas de tamaño mediano a grande. Este tipo de cosechadoras combinadas realizan el corte, la trilla, el zarandeo y la limpieza simultáneamente, evitando la contaminación con impurezas. Los resultados de

las pruebas conducen a hacer algunos ajustes en el manejo del cultivo y también en el equipo. En lo concerniente al manejo del cultivo, la preparación de suelos debe ser mejorada especialmente en la nivelación o emparejado, densidades de siembra apropiadas, utilizar variedades de hábito de crecimiento simple, maduración homogénea del cultivo, plantas con panoja única. Por otra parte, las maquinas también requieren ajustes en el sistema de corte, puesto que tienen alto porcentaje de pérdida por desgrane y caída de panojas cortadas que quedan en el suelo.

Figura 15: (a) Cosechadora combinada CLAAS (Challapata - Oruro) (Bretel 2013); (b) Cosechadora combinada DIMA (El Choro – Oruro) (Cortesía: Fundación PROINPA) 2.7. Transporte. El transporte de la quinua, desde las parcelas de producción hacia el lugar de almacenamiento, se

realiza utilizando todo tipo de vehículos: camionetas, camiones, tractores entre otros. (Figura 16).

Figura 16: (a) Traslado de quinua en movilidad (Palaya – Potosí); (b) Traslado de quinua con tractor (Palaya – Potosí) (Cortesía: Fundación PROINPA)

La apertura y mantenimiento de caminos secundarios permite el acceso de los vehículos a zonas de cultivo en planicie y ladera, facilitando el traslado del grano en bolsas que son transportados a los depósitos en las comunidades productoras de quinua. 2.8. Almacenamiento en lugares de cosecha. El almacenamiento de la quinua consiste en guardar el grano limpio por un determinado tiempo y en un lugar adecuado de tal manera que el grano conserve la calidad (Calla & Cortez 2011). El almacenamiento en el predio del agricultor

cada año adquiere mayor importancia debido a las exigencias de las normas de producción orgánica e inocuidad alimentaria. El almacén debe estar construido siguiendo especificaciones de materiales y con los detalles constructivos que faciliten las condiciones ambientales (temperatura y humedad) apropiadas, tareas de limpieza y protección contra roedores y otros animales que pueden ocasionar contaminación del grano. La Figura 17 muestra un almacén en construcción con paredes de ladrillo y el interior de otro con revestimiento de yeso y piso cementado, ambos materiales apropiados para la limpieza.

Figura 17: (a) Construcción de almacén de quinua, Proyecto PAR (Bella Vista – Potosí); (b) Almacén de acopio de quinua de una Organización de productores (Cortesía: Fundación PROINPA) En esta sección, cosecha, es bueno mencionar que el CPTS ha desarrollado un paquete tecnológico (sembradora, fumigadora-dosificadora de enmiendas líquidas-regadora, cosechadora, secadora solar y trilladora-venteadoraseleccionadora de semilla), basado en los principios de producción más limpia, para cultivar quinua en tierras áridas del altiplano boliviano. Los equipos están a nivel de prototipos finales y actualmente en proceso de validación junto a las metodologías agrícolas apropiadas, a fin de proceder con la fabricación comercial de estos. 1. Beneficiado. El tamaño del grano cosechado y separado no es uniforme, varia en promedio entre 1,4 y 2 mm de diámetro, y contienen impurezas (especialmente, residuos de broza, ramas, hojas y piedrecillas,

así como granos quebrados, dañados, de color, germinados, recubiertos, inmaduros). El proceso de beneficiado de la quinua consiste en obtener granos que cumplan con los estándares de calidad en cuanto a tamaño, impurezas o materiales extraños, requisitos bromatológicos y microbiológicos (IBNORCA 2007). Para ello, es necesario someter a los granos a una serie de etapas que comprenden: la selección preliminar y remoción de impurezas, la remoción de saponinas, normalmente realizada por la vía combinada de escarificación (vía seca) y lavado (vía húmeda), secado, clasificación de tamaños, separación de granos de otro color y la remoción de impurezas residuales. 3.1. Selección preliminar y separación de impurezas. La materia prima que se lleva a la planta beneficiadora, por lo general en bolsas plásticas

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de polipropileno u otro material de 1 qq, es previamente clasificada en zarandas simples provistas de una placa perforada de orificios de 3 mm de diámetro y una malla trenzada con 1,2 mm de distancia entre hilos (Quiroga et al. 2010). La velocidad de proceso es de 1qq cada 2 a 3 minutos. El aparato está accionado por un motor de 1,1 kW. Los productos de la selección son 5: • Material particulado (polvo, saponina principalmente) • Impurezas livianas gruesas (ramas, hojas) • Granos de primera (granos con diámetro mayor 2,2 mm) (90 a 95 %) • Granos de segunda (granos con diámetro menor a 2,2 mm) • Impurezas pesadas (piedras)

El material particulado se descarga a la atmósfera, las impurezas se desechan, la quinua de segunda se devuelve al productor o se compra a precio diferenciado conjuntamente con la quinua de primera, las mismas que son pesadas en una balanza de brazo. Otras empresas beneficiadoras cuentan con la clasificadora de granos CIFEMA (CIFEMA 2013) o prototipos similares que clasifican el grano por tamaño mediante dos juegos de zaranda intercambiables de diferentes dimensiones permitiendo inclusive seleccionar diferentes variedades de quinua. La clasificadora (Figura 18) se acciona con un motor a gasolina de 5 hp y tiene una capacidad de procesamiento de 7 a 10 qq/h. Las zarandas de 60 cm x 100 cm tienen mallas de 2 y 1 mm de abertura.

Figura 18: Clasificador de granos (Fuente: CIFEMA 2013) La quinua comprada se almacena en bolsas plásticas o de otro material de 1 qq en recintos de capacidad suficiente para procesar algunos miles de quintales

por mes. Algunas beneficiadoras de gran capacidad de procesamiento utilizan silos metálicos (Figura 19) para evitar la presencia de roedores y polillas.

Figura 19: Silos de almacenamiento de la empresa Complejo Industrial y Tecnológico Yanapasiñani S.R.L. (CITY) (Cortesía: UPB) 3.2. Desaponificación. El proceso de remoción de las saponinas, desaponificación, es una de las etapas más importantes del beneficiado del grano y en los últimos años se han desarrollado tecnologías apropiadas que remueven las saponinas por debajo de los límites de aceptabilidad, sin detrimento de sus propiedades nutricionales. En este inciso se pretende mostrar el progreso en los procesos de remoción de saponinas y presentar las principales tecnologías que se están usando en las empresas beneficiadoras de quinua, junto con una descripción de las características químicas y funcionales de las saponinas, su concentración y localización en la estructura del grano. 3.2.1. Saponinas. Se han identificado al menos 20 diferentes tipos de saponinas en la quinua (Kuljanabhagavad et al.

2008). Estos compuestos químicos tienen varias unidades monosacáridas que se enlazan mediante un enlace glicosídico a un resto denominado aglicón o sapogenina, de naturaleza triterpénica, y de acuerdo al número de cadenas de azúcar en la estructura se clasifican como mono, di, o tridesmosídicos. Las saponinas monodesmosídicas tienen una cadena de azúcar simple, normalmente localizada en el C-3. Las saponinas bidesmosídicas tienen dos cadenas de azúcar, una de ellas generalmente enlazada al C-3 a través de un enlace éter y la otra enlazada al C-18 o al C-26, a través de un enlace ester. Los monosacáridos más comunes son la D-glucosa, D-galactosa, D-ácido glucorónico, D-ácido galacturónico, L-ramnosa, L-arabinosa, D-xilosa y D-fructosa. Son cuatro los aglicones que han sido identificados en las saponinas de quinua: ácido oleonólico, ácido fitolaccagénico, hederagenina (Ridout et al. 1991; Ng et al. 1994; Ahamed et al. 1998). Algunos autores indican el ácido serjanico, como el cuarto aglicón (Madl et al. 2006) y otros el ácido espergulagénico (Kuljanabhagavad & Wink 2009). En el grano de quinua, las saponinas están localizadas en la primera capa externa del episperma, el mismo que está compuesto de 4 capas (Villacorta & Talavera 1976; Prado et al. 1996; Jiménez et al. 2010). Esta capa externa es rugosa, quebradiza y seca y puede ser parcialmente removida por métodos abrasivos y lavado con agua fría, mejorándose su remoción considerablemente cuando se utiliza agua caliente o soluciones alcalinas o ácidas. En la Figura 20 se observan las partes del grano de quinua y las capas del episperma.

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Figura 20: Micrografía SEM, partes principales de un grano de quinua, ecotipo Quinua Real Blanca (Fuente: Quiroga et al. 2011) Las propiedades fisicoquímicas y biológicas de las saponinas han sido ampliamente explotadas en un número de aplicaciones comerciales en los sectores de alimentos, cosmetológico, agrícola y farmacéutico (Ahamed et al. 1998). A pesar de ser consideradas factores antinutricionales, juntamente con los taninos, ácido fítico e inhibidores de proteasas (Ruales l992) y tener un efecto negativo a nivel de dotación de glóbulos rojos en grupos sanguíneos A y O (González et al. 1989), hay evidencias científicas de sus beneficios sobre la salud por sus propiedades anticancerígenas (Güçlü-Üstündağ & Mazza 2007) y de reducción del colesterol (Taka et al. 2005). Algunos estudios también han demostrado sus propiedades antifúngicas (Woldemichael & Wink 2001, Stuardo & San Martín 2008). Woldemichael GM & M Wink (2001).

Sin embargo, la única aproximación para definir si una quinua puede ser clasificada como “dulce” es la aceptabilidad organoléptica para consumo humano, que oscila entre 0,06 y 0,12 %. Estos datos concuerdan con pruebas realizadas en la Universidad de Ambato (Ecuador), donde se determinó que el límite máximo de aceptación del contenido de saponinas en el grano cocido es de 0,1 % (Nieto & Soria 1991). 3.2.2. Genotipos de Quinua amarga y dulce.

Se han realizado varios esfuerzos dirigidos hacia la obtención de variedades con bajo contenido de saponinas, e.g. a través del mejoramiento genético clásico. La variedad Sajama, que se considera dentro de las “dulces”, es un ejemplo de lo que se puede lograr mediante el mejoramiento. Otros ejemplos de variedades logradas en Bolivia son En la actualidad es posible encontrar variedades Kurmi, Aynoq’a, K’osuña y Blanquita con un tamaño y ecotipos de quinua denominadas “amargas”, de grano de alrededor 2 mm, en Perú Blanca de “semidulces” y “dulces”. Esta clasificación se basa Junin y en Ecuador Tunkahuán. en el contenido de saponinas que en términos generales varía entre 0 y 3 % en granos secos. Las El mejoramiento clásico consiste en un cruzamiento denominadas “amargas” contienen entre 1 y 3 % de artificial de dos progenitores seleccionados, para saponinas, las “dulces” oscila entre 0,0 y 0,1 % y posteriormente hacer una selección individual de las “semidulces” entre 0,1 y 1 % (Güçlü-Üstündağ las primeras generaciones y selección combinada & Mazza 2007). Otros autores consideran que una masal – individual en las generaciones avanzadas variedad o ecotipo de quinua puede ser “dulce” (Fundación PROINPA 2005). A pesar de ser una si el contenido de saponinas oscila entre 20 y 40 especie preponderantemente autógama siempre mg por 100 gramos de peso seco, y “amarga” si el existe la posibilidad de cruzamiento. Este hecho contenido es mayor a 470 mg por 100 g de peso hace que el manejo del cultivo de variedades y ecotipos que posean bajos contenidos de saponinas seco (Mastebroek et al. 2000).

esté expuesto a volver al carácter de alto contenido de saponinas. Sin embargo, un manejo técnico apropiado puede garantizar los niveles de saponinas en el tiempo, e.g. evitando el cruzamiento con variedades y/o ecotipos de quinua “amarga”. Gandarillas (1979) sugirió en su momento que un locus (o loci) podría controlar la presencia o ausencia de saponinas en la quinua. Ward (2000) buscó mediante el método de hibridación, selección pedigrí, reducir el contenido de saponinas teniendo en cuenta que las progenies en F6 podrían ser altamente homocigotas; sin embargo, se concluyó que, después de tres ciclos de selección pedigrí, las plantas que presentaban menos de 1 mg/g de saponinas incrementaban el contenido de saponinas de 3,57 en S1 a 11 % en S4. Estos resultados llevaron a la conclusión de que, tratándose de una especie alotetraploide con recombinaciones ocasionales entre cromosomas homólogos, resulta difícil la reducción del contenido de saponinas. El sólo hecho de que existan más de 20 tipos de saponinas (Kuljanabhagavad et al. 2008) sugiere que un número considerable de locus podrían estar involucrados en la contribución a los diferentes niveles de saponinas detectados. Esto de alguna forma indica que lograr una homocigosis, que conduzca a una reducción en los niveles de saponinas, es aún inviable o al menos requerirá de un mayor conocimiento genético de la especie. Esta conclusión tiene algunos antecedentes en los trabajos de Risi & Galwey. (1989) y Jacobsen et al. (1996) quienes informaron que el contenido de saponinas, al ser una variable de distribución continua, estaría bajo un control poligénico. Sin embargo, es bueno mencionar que en estos trabajos no se especifica el tipo de material empleado, si el mismo hubiera sido una población integrada por variedades y/o ecotipos de quinua “dulce” y “amarga” en proporción variable, se esperaría una distribución normal. La presencia o ausencia de saponinas y su relación con la mejor resistencia a ciertas plagas ha llevado a algunos investigadores a indagar sobre el papel que juegan las saponinas en la planta. Al momento las evidencias de protección provienen de observaciones de campo, particularmente en la zona del Altiplano Norte, Centro y Sur de Bolivia donde en función del gradiente de humedad de la zona y las variedades y ecotipos de quinua cultivadas

se puede estudiar la presencia o ausencia de saponinas y su relación con las plagas registradas. En la Tabla 4 se muestran algunas variedades y ecotipos de quinua con diferentes niveles de saponinas que se cultivan en la región andina (Miranda 2010; Ward 2000), incluyendo los ecotipos de Quinua Real de la región del Altiplano Sur de Bolivia que tienen gran demanda y buenos precios en el mercado internacional por el tamaño del grano (Bonifacio et al. 2012), en la Figura 21 se observa el cultivo de este grano. También se incluye en la lista algunas variedades que actualmente se están cultivando en Europa (Pulvento et al. 2010).

Cultivos Fundación PROINPA Figura 21: Ecotipo de Quinua Real negra en madurez fisiológica, quinua “amarga” (Cortesía: Fundación PROINPA)

Con todos estos antecedentes, se rescata el procesamiento agroindustrial para la remoción de saponinas (Bacigalupo & Tapia 2000).

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“Dulce”

“Semidulce”

“Amarga”

Aynoq´a (Altiplano Central de Bolivia)

Chukapaca (Bolivia)

Horizontes (Bolivia)

Blanquita (Altiplano Norte de Bolivia y zona de transición entre Altiplano Norte y Central)

Kamiri (Bolivia)

Real (Altiplano Sur de Bolivia)a

Huaranga (Bolivia)

Boliviana Jujuy

Amarilla de Marangani (Perú)

Kancolla (Bolivia)

Regalona Baer (Chile)

CICA (Perú y Argentina)

K’osuña (Altiplano Sur y Central de Bolivia

KVLQ520Y (Dinamarca)

Kurmi (Altiplano Norte y Central de Bolivia)

Cochasqui

Ratuqui (Bolivia)

Huatzontle

Robura (Bolivia)

Imbaya

Sajama (Bolivia)

Witulla

Samaranti (Bolivia) Sayaña (Bolivia) Ingapirca (Ecuador) Tunkahuán (Ecuador) Blanca de Juli (Puno, Perú) Blanca de Junin (Junin, Perú) Chewenca Illpa INIA Nariño Pasankalla Witulla Tabla 4: Ejemplo de algunas variedades y ecotipos de quinua clasificadas como “dulces”, “semidulces” y “amargas” (Fuente: Miranda 2010, Ward 2000, Bonifacio et al. 2012, Pulvento et al. 2010). a Se producen principalmente la Real Blanca, Toledo, Phisanqalla (grano rojo o café) y Ch’iara (grano negro) 3.2.3. Remoción de Saponinas.

La remoción de saponinas, desde los orígenes del consumo de la quinua como alimento por las culturas andinas, ha sido efectuada a través del uso de medios abrasivos y/o agua, y aplicación de temperatura y agentes químicos que contribuyen al proceso de remoción. Hoy en día, estos principios siguen vigentes, aunque los sistemas manuales han sido mecanizados parcial o totalmente.

(a) Sistemas Tradicionales de Remoción de Saponinas – Escala Artesanal Los cultivos tradicionales de quinua en la región andina, en su mayoría variedades y ecotipos de grano amargo, deben ser escarificadas, lavadas y/o tostadas de acuerdo a su uso final, e.g. si es para la elaboración de harinas, sopas, bebidas, insuflados u otros (Alcocer 2010). En la Tabla 5 se presentan las etapas y los tiempos de procesamiento en el beneficiado de la quinua de acuerdo a su uso final.

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Tiempo de procesamientoa [min] Etapas

Pitob

Phisarac

Sopad

Mukunae

Tostado

29

36

33

36

Pisado

24

60

40

60

Venteado

20

40

40

40

Lavado

25

35

30

35

Secado

180

180

180

Venteado

10

10

10

Tostado – Molienda

90

0

0

0

Total tiempo

188

361

333

361

Tabla 5: Desaponificación del grano de quinua de acuerdo a su uso final. (Fuente: Elaboración propia). a Los datos corresponden al procesamiento de aproximadamente 11 kg (25 lb) de quinua. bGrano de quinua tostado y molidoc Grano de quinua ligeramente tostado y graneado. dGrano de quinua cocida no muy espesa, con carne o charqui, tubérculos y verduras. ePanecillos (tipo bolas) de harina de quinua cocida a vapor, muy parecida a los tamales o humitas, y en el centro llevan una especie de aderezo. En algunas comunidades de la región de los salares de Uyuni y Coipasa en Bolivia las saponinas se eliminan por vía seca. Sin embargo, en otras comunidades (Chacala - Potosí) la eliminación de saponinas se realiza por vía seca y húmeda; generalmente, son las mujeres las que realizan este trabajo. Los granos de quinua son tostados en un recipiente metálico (bateas) por un tiempo aproximado de 30 a 40 min, hasta que adquieran una coloración dorada, la eliminación de la humedad del grano contribuyen a un incremento en la fragilidad y facilidad de remoción del episperma. Cuando la quinua tostada todavía está caliente, se mezcla con un material abrasivo, arcilla extraída de la región de Llica denominado “pojkera”, y se pisa sobre una piedra labrada llamada “saruna” o “tarquinaso”, el tiempo de pisado esta en un rango de 30 a 60 min, en esta etapa se remueve un porcentaje

importante de saponinas. Posteriormente, por un lapso de 20 a 40 min, los restos de episperma y material abrasivo se separa de los granos por venteo. Para terminar de remover las saponinas e impurezas, como piedrecillas y granos pequeños que se incorporan durante la cosecha, los granos son sometidos a un proceso de lavado de varias etapas por un periodo de 25 a 35 min, el parámetro de control de calidad del efluente es la inspección visual de la formación de espuma, i.e. efluentes libres de espuma son indicativo de que las saponinas han sido removidas. Finalmente la quinua es secada por un periodo de 2 a 4 h, hasta una humedad final aproximada de 18 %. Dependiendo del uso final, algunas veces puede realizarse un nuevo venteo y tostado. En la Figura 22 se puede apreciar las etapas descritas.

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Figura 22: Proceso tradicional de remoción de saponinas, a nivel artesanal (Altiplano Boliviano). Etapas de tostado, pisado, venteado, lavado y secado (Cortesía: Fundación PROINPA)

En Argentina, en la zona casi límite con Chile (Santa Catalina - Jujuy) el proceso de desaponificación es muy similar al descrito. En cambio en el noroeste, el proceso tradicional de remoción de saponinas se limita al lavado del mismo. Este lavado se realiza colocando una cierta cantidad de granos (entre 5 a 10 kg) en bolsas de tela o de material sintético cuya capacidad es de 50 kg. Luego un operador la sumerge en agua, de ríos y/o arroyos, y la persona sujetando la bolsa por ambos extremos, realiza movimientos con los brazos hacia arriba y abajo, lo que lleva a que los granos rocen entre sí y con la ayuda del agua las saponinas se solubilizan y son vehiculizadas aguas abajo. Este proceso de movimiento de brazos se repite hasta que no se percibe formación de espuma en el agua. Posteriormente, las semillas se secan sobre chapas de zinc previamente colocadas al aire libre. En Perú y Ecuador la eliminación tradicional de saponinas de los granos de quinua se realiza principalmente por vía húmeda, i.e. lavado manual con abundante agua sobre una superficie abrasiva (piedra) hasta remover las capas superficiales de los granos (Nieto & Valdivia 2001).

no sólo en los países de origen sino también en otros, donde ha sido introducida. Según algunos autores este fenómeno se debe principalmente al incremento en la demanda de granos libres de gluten del 0,4 % de la población mundial que padece celiaquía, al incremento en la demanda por productos orgánicos de alta calidad a precios justos y la e implementación de programas alimentarios eficientes impulsados por organizaciones tales como la FAO en varios países (Birbuet & Machicado 2009). Por tanto, la creciente demanda por maquinaria, equipos y tecnología adecuada que responda a las necesidades y características particulares de la quinua que permita incrementar la eficiencia y capacidad de procesamiento y que sea accesible económicamente a las empresas beneficiadoras, han impulsado a que equipos de investigadores y tecnólogos empiecen a trabajar en nuevas opciones innovadoras.

(b) Sistemas Actuales de Remoción de Saponinas.

Bacigalupo y Tapia (2000) hicieron una excelente revisión de los procesos mecanizados utilizados en la remoción de saponinas de la quinua en la Zona Andina (Perú, Bolivia y Ecuador), describiendo los procesos y las configuraciones desarrolladas desde 1950, tanto a nivel piloto como a escala industrial. Evaluaron comparativamente las ventajas y desventajas entre los procesos húmedos, secos y combinados, desde el punto de vista de los efectos sobre la calidad nutritiva del grano tratado, la eficacia de remoción de saponinas, consumos de agua y energía y la economía de los procesos.

Por muchos años las empresas beneficiadoras de quinua han tenido que usar o adaptar maquinaria, equipos y tecnología originalmente desarrollada para el beneficiado de arroz, trigo, soya y sorgo. Los volúmenes de producción pequeños, en comparación a los cultivos mencionados, y el número reducido de empresas beneficiadoras a nivel mundial hacían poco atractivo el desarrollo de maquinaria, equipos y tecnología apropiada para este sector.

Entre los procesos de vía seca, resaltan dos estudios: i) la escarificadora de Torres y Minaya, desarrollada en 1980, con una eficacia del 95 % y contenidos de saponinas en el grano entre 0,04 y 0,25 % según la variedad o ecotipo de quinua procesada y ii) el prototipo específico de flujo continuo para vía seca desarrollado en Ecuador por Valdivieso y Rivadeneira en 1992, cuyas lotes de quinua amarga de 75 kg/h redujeron la concentración de saponinas en el granos a 0,026 % y de grano quebrado a 1,5 %.

Sin embargo, durante los últimos 10 años, la quinua ingresó a un auge silencioso, pasando de ser un producto destinado únicamente al autoconsumo del agricultor del altiplano y valles interandinos a uno de gran valor comercial a nivel mundial, con incrementos sustanciales de las áreas de cultivo

Entre los procesos húmedos, destacan los resultados obtenidos en el Proyecto Huarina donde, en 1983, Reggiardo y Rodríguez desarrollaron un sistema de tres etapas de lavado, a escala piloto: remojo, agitación turbulenta y enjuague, seguido de un proceso de secado en un túnel de aire caliente,

La remoción tradicional de saponinas demanda tiempo y esfuerzo, e.g. en las zonas productoras de quinua del altiplano boliviano, se requiere entre 3 a 6 h para desaponificar aproximadamente 11 kg (25 lb) de quinua. Estas técnicas son válidas cuando los volúmenes de quinua a beneficiar son pequeños, i.e. a escala familiar para autoconsumo.

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obteniendo granos de buena calidad y aceptación en los mercados bolivianos. Finalmente, dentro de los procesos combinados, que involucran las etapas de escarificación, lavado y secado, destacan el proceso desarrollado por Derpic en 1988, cuyos atributos más importantes son, la eficacia de remoción del escarificado (65 %), la baja humedad adquirida por el grano en el lavado (17 - 30 %), que facilita el proceso de secado, la baja concentración de saponinas en el agua de lavado que mitiga los posibles efectos ambientales del proceso combinado, aunque las saponinas al ser solubles en agua no son removidas de los efluentes. Los trabajos de Zavaleta (1982) contribuyeron en gran manera a la comprensión del proceso de extracción de las saponinas por esta vía. Estos autores recomiendan el escarificado para variedades dulces y el método combinado para variedades de alto contenido de saponinas, debido a sus ventajas en ahorro de agua consumida, buena calidad proteica de los granos procesados, costo mínimo de energía utilizada y bajo costo del proceso. El método combinado a escala industrial ha sido preferido por la mayoría de las empresas beneficiadoras en la actualidad, fundamentalmente debido a la eficacia de remoción de saponinas y mantenimiento de la calidad del grano, logrando satisfacer los requerimientos internacionales, especialmente para la Quinua Real orgánica. También es importante mencionar el aporte de la Asociación Nacional de Productores de Quinua de Bolivia en el escalamiento industrial para el beneficiado de volúmenes mayores. En esta revisión se describen y analizan tales innovaciones que, sobre la base de las experiencias anteriores, se han ido desarrollando principalmente desde el año 2000, con la aplicación de los criterios de Producción Más Limpia en el diseño y operación de las etapas de escarificado, lavado y secado. También se describen otras innovaciones para el beneficiado en seco a escala de laboratorio y semiindustrial, además de otros desarrollos de escala casera que aplican el sistema combinado. Sistemas a Mediana Escala. En Canadá, durante los años 80, se ha desarrollado una escarificadora por abrasión tangencial (Tangential Abrasive Dehulling Device) de escala

pequeña, para replicar la acción abrasiva de descascarilladores de escala industrial (Reichhert et al. 1986). Los autores reportaron una eficacia del 85 – 95 % para remoción de saponinas de quinua. Este equipo, diseñado también para descascarillar otras semillas, consiste de un disco abrasivo horizontal rotatorio; un plato estacionario que sostiene 8 vasos de fondo falso de acero inoxidable, montados verticalmente sobre el disco rotatorio. Una cubierta provista de una goma que se usa para cubrir los vasos cuando la máquina esta en operación. Se usan unas cuñas para ajustar los espacios entre el disco rotatorio y los vasos por donde se alimentan los granos, de tal manera que se permite a un ventilador soplar la cascarilla, los granos partidos y los finos hacia un ciclón y un recipiente adherido al escarificador. Los granos escarificados se colectan mediante un aspirador al vacío (Opoku et al. 2003) En Argentina, para el procesamiento de mayores volúmenes de semillas se usan mezcladoras/ licuadoras industriales adaptadas para el lavado de los granos, que funcionan a bajas velocidades de giro con una capacidad de procesamiento entre 10 y 20 kg en un tiempo de 30 min en cada lavado. El secado posterior de las semillas se realiza en túneles destinados al secado de pimiento que es básicamente un invernáculo aéreo, que posee un piso y techo de polietileno, lo que crea un efecto de calentamiento diferencial. Ambos extremos del túnel están abiertos para facilitar la entrada y salida de aire. En Bolivia, dentro de un proyecto que intenta facilitar el procesamiento y consumo de la quinua y mejorar la condición nutricional de las comunidades rurales productoras del Altiplano Sur se ha desarrollado un equipo casero para remover las saponinas de la quinua con capacidad de procesamiento de 12 kg en 7 min, replicando el procedimiento tradicional que implica las etapas de tostado, escarificado, venteado, lavado y secado que toma a una mujer un tiempo de hasta 12 horas (Astudillo 2007). Se hicieron demostraciones de manejo de la máquina en varias localidades, logrando una buena aceptación por parte de las comunarias. A fin de promover el consumo de quinua entre las familias productoras del Altiplano Sur de Bolivia, cuyo consumo se ha reducido drásticamente por los cambios en los hábitos alimenticios, morosidad en la remoción de las saponinas a nivel artesanal

y los buenos precios de la quinua en el mercado internacional, el año 2008 la Empresa Rowland construyó una microbeneficiadora que procesa 45 kg/h de quinua, el uso de este equipo. La Fundación PROINPA ha promovido el uso de este equipo entre los productores de Chacala, Chita entre otras. El equipo tiene un peso de 30 kg y un tamaño de 70 cm de largo por 30 cm de ancho y 80 cm de alto que funciona con un motor eléctrico o a gasolina para aquellas zonas en las que no se cuenta con energía eléctrica, el motor a gasolina más pequeño en el mercado es de 5,5 hp; sin embargo, sólo se usa 0,5 hp que corresponde a 0,25 L/h de consumo de gasolina. Los granos de quinua ingresan a una tolva de alimentación que tiene una inclinación de 30°, para posteriormente pasar al escarificador cilíndrico de 15 cm de ancho por 60 cm de largo, cuyas aberturas de entrada y salida son de 2 cm por 6 cm. En el escarificador los granos se frotan entre ellos y contra las paredes del cilindro a medida que son transportados por el tornillo sin fin que gira constantemente y los mueve a través de un cilindro enmallado por donde las saponinas son expulsadas gracias al movimiento del aire generado por las paletas que tiene el tornillo sin fin. La velocidad de alimentación puede ser controlada mecánicamente con una compuerta de acceso y una transmisión de fuerza por polea mediante un motor. Se puede alimentar junto con la quinua la pojkera. En la Figura 23 se observa la microbeneficiadora comercial

En el 2010, un grupo de Investigadores de la Universidad Privada Boliviana (UPB) desarrollaron a escala de laboratorio, una novedosa aplicación del lecho fluidizado de tipo surtidor (LFTS), utilizado comúnmente para el secado de granos de cereales, esta vez aplicado a la remoción seca de saponinas de las quinuas amargas. En un LFTS, aire es introducido en dirección ascendente desde las boquillas, formando un canal central donde los granos son arrastrados hacia arriba hasta por encima del relleno, de donde vuelven a caer a una región anular de flujo sólido descendente, hasta llegar a la base y ser nuevamente impulsados hacia arriba a altas velocidades lineales, conllevando gran impulso y energía suficiente para que las fricciones entre los granos provoque la abrasión del episperma. En la Figura 24 se observa el prototipo piloto.

Figura 24: Reactor de Lecho Fluidizado de Tipo Surtidor para la remoción en seco de saponinas (Cortesía: UPB)

Figura 23: Microbeneficiadora que procesa 45 kg de quinua/h (Fuente: Astudillo 2007)

Utilizando tres ecotipos comerciales de Quinua Real y sus mezclas, el proceso seco propuesto ha logrado reducir la concentración de saponinas en los granos hasta valores menores al 0,01 % que refleja un estándar comercial de exportación y mucho menores al 0,12 % estipulado por la Norma Boliviana NB 063 en tiempos menores a los 30 min y ha logrado recuperar completamente los polvos de saponinas (Escalera et al. 2010, Quiroga et al. 2011).También se han logrado pérdidas de masa menores al 5 % (valor considerado común en los

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procesos convencionales por vía combinada) y se ha disminuido el consumo específico de energía a 0,23 kWh/kg (Obando et al. 2011). Adicionalmente, se ha logrado aumentar la concentración de saponinas en el polvo recuperado hasta aproximadamente el 6 %, mayor que el 3,9 % medido en el polvo procedente de la etapa de escarificado dentro del proceso combinado convencional (Subieta et al. 2011). La calidad nutritiva del grano no se deteriora, aspecto que se evidencia en los incrementos de contenidos de proteínas y lípidos como consecuencia de la pérdida de masa del episperma (Quiroga & Escalera 2010). Los granos de quinua procesados no muestran signos visibles de daños en la superficie, incluyendo el embrión. La remoción de las capas más externas del episperma es más homogénea y controlada en el beneficiado en seco propuesto, que en el beneficiado vía combinada donde los granos son escarificados, lavados, secados y venteados. La apariencia y el espesor final del episperma remanente en el grano, producto terminado, son muy parecidos al de la quinua procesada con la tecnología disponible en el mercado, como se muestra en la Figura 25 y 26 (Quiroga et al. 2010).

Figura 24: Reactor de Lecho Fluidizado de Tipo Surtidor para la remoción en seco de saponinas (Cortesía: UPB)

Figura 26: Micrografía SEM de Quinua Real producto terminado de la empresa Cereales Andina con tecnología del Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles (Fuente: Quiroga & Escalera 2010) Estos logros establecen la potencialidad de esta innovación para superar los problemas técnicos y ambientales generados por la tecnología actualmente aplicada al beneficiado de la quinua. El proceso necesita ser estudiado a nivel de escala semi-industrial. (c) Sistemas a Escala Industrial. Las empresas beneficiadoras de quinua emplean principalmente el método combinado para la remoción de saponinas a fin de cumplir con los estándares de calidad exigidos en el mercado. Sin embargo, por años, los puntos críticos del proceso han sido las etapas de remoción de las saponinas e impurezas y la humedad de los granos. Actualmente en Bolivia existen 62 plantas procesadoras (Tabla 6), siendo el 16 % artesanales, el 27 % semi-industriales y el 57 % industriales. El 40 % de las plantas procesadoras industriales se encuentran en Oruro, 25 % en La Paz y 35 % entre Potosí, Cochabamba y Chuquisaca. La tecnología de beneficiado que emplean varía de artesanales a muy complejas y sofisticadas (IBCE 2012).

Departamento

Artesanal

Semi-industrial

Industrial

Chuquisaca

-

-

3

Cochabambaa

-

5

4

La Paz

3

8

9

Oruro

6

2

14

Potosí

1

2

5

Tabla 6: Plantas procesadoras de quinua según departamentos (Bolivia) (Fuente: IBCE 2012) Entre los aportes más significativos a escala industrial está la tecnología desarrollada por el Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles (CPTS), que aprovecha, fundamentalmente, las propiedades físicas del episperma del grano. Los granos se someten primeramente a un proceso de limpieza de impurezas en un clasificador preliminar (Figura 27) y la remoción de las saponinas de los granos se realiza a través de un escarificador (Figura 28) que consta de 2 componentes: i) el sistema de escarificación; y ii) el sistema de extracción y recolección de polvo.

Figura 28: Escarificador (Cortesía: CITY & UPB)

Figura 27: Clasificador preliminar (Cortesía: CITY & UPB)

El escarificador tiene un rotor que gira dentro de un tambor cilíndrico, dicho rotor posee “costillas” dispuestas de manera tal que impulsan al grano de quinua presionándolos contra sí mismos, este diseño produce un intenso rozamiento entre los granos de quinua, lo cual conduce al desgaste más uniforme del episperma. El tambor cilíndrico, en su parte inferior, posee una placa metálica perforada que no permite el paso del grano de quinua, pero deja pasar el polvo de saponinas, también

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denominado “mojuelo”, el cual es evacuado por el sistema de extracción y recolección de polvo. La extracción del episperma se produce aprovechando las propiedades abrasivas de la propia superficie del grano, reduciendo de esta manera el daño al embrión, que se produce por el “cepillado” o frote de los granos contra superficies abrasivas. La eficacia de remoción de saponinas en el escarificador es de 90 - 95 %. La magnitud del diámetro externo y de la longitud del cilindro, junto con otros parámetros de diseño, determinan la capacidad de procesamiento del escarificador. La velocidad de rotación del rotor puede variar entre 1 200 y 1 600 rpm y el espesor de las costillas de presión y de las costillas expulsoras pueden variar entre 8 y 12 mm. El sistema de extracción y recolección de polvo está constituido por un colector de forma trapezoidal, una turbina de aire que opera en modo de extracción, y un sistema de retención del polvo de saponinas. El colector trapezoidal está construido de plancha de hierro común de un 1 mm de espesor. El colector termina en una boca de salida cilíndrica, la cual está conectada al tubo de entrada de aire de la turbina mediante una goma en forma de codo, a fin de disminuir tensiones y facilitar el mantenimiento de la turbina. A su vez, el extractor de polvo está constituido por la turbina de aire, cuyo rotor es de 25 cm de diámetro. Finalmente, la retención de polvo de saponinas está conformada por dos manufacturas con forma cúbica, hechas de tela de yute, y colocadas una dentro de la otra. La manufactura interna tiene un área total de poco más de 5 m2, y recibe el caudal de aire y polvo, expulsado por el extractor, a través de un tubo que penetra la manufactura externa e ingresa dentro de la manufactura interna. La remoción de saponinas se completa a través de un sistema de limpieza del grano por vía húmeda consistente en un despedregador-remojador, seguido de un lavador, un segundo despedregadorpreenjuagador y un enjuagador (Figura 29) y finalmente un centrifugador (Figura 30). El sistema incluye bombas para alimentar el agua y recircular el agua de enjuague que sale de la centrifugadora. El lavador consigue simular una trayectoria laminar del grano a través de un flujo turbulento que garantiza que el primer grano en entrar sea el primero en salir. El tiempo de residencia es de aproximadamente 5 min y está etapa, debido a la alta eficiencia de la

etapa del escarificado, demanda volúmenes de agua entre 5 a 7 m3/t de quinua procesada. En el proceso se consigue eliminar el 100 % de piedrecillas de alta densidad, un 60 % de piedrecillas de baja densidad y obtener 0,01 % remanente saponinas en el grano lavado (CPTS 2006).

Figura 29: Sistema de limpieza húmeda (Cortesía: CITY & UPB)

Figura 30: Centrifugador (Cortesía: CITY & UPB)

Posteriormente, el grano se deshidrata en un secador compuesto de un generador de aire caliente (Figura 31) y 4 mesas de secado (Figura 32) que operan con GLP o gas natural y un flujo de aire 38 m3/min impulsado por una turbina de alta eficiencia de 2 hp, para una capacidad de procesamiento de 600 kg/h de grano seco (CPTS 2006).

(Figura 34). Finalmente, se procede a una operación de “pallado” manual para eliminar el 100 % de las impurezas remanentes del grano de quinua a ser envasado como producto final de exportación.

Figura 33: Despedregador densimétrico (Cortesía: CITY & UPB)

Figura 31: Generador de aire caliente (Cortesía: CPTS)

Figura 32: Mesas de secado (Cortesía: CITY & UPB) El grano seco se clasifica nuevamente para obtener el grano más homogéneo en un clasificador granulométrico, se limpia en un despedregador densimétrico (Figura 33), se limpia de pajas en un venteador accionado por un motor eléctrico. Los granos de color diferente son separados mediante un clasificador óptico-neumático en dos a tres pasos

Figura 34: Clasificador óptico-neumático (Cortesía: CITY & UPB) Actualmente, se estima que alrededor del 75 - 80 % de la Quinua Real orgánica que exporta Bolivia se beneficia con esta tecnología que ha permitido incrementar la capacidad de procesamiento en régimen continuo hasta 8 veces. La aplicación

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de los principios de Producción Más Limpia en el diseño y construcción de los equipos han permitido minimizar los impactos sobre el medio ambiente, especialmente en el consumo de agua y energía, y la reducción y recuperación de residuos (polvo de saponinas). Tanto el sistema de escarificado como el sistema de lavado reducen las pérdidas de materia prima y mantienen las cualidades nutricionales del grano.

Parámetro

En la Tabla 7 se presentan los resultados de operación de los prototipos de la tecnología desarrollada por el CPTS en la empresa Andean Valley. Dichos prototipos fueron instalados el año 2006 y en la actualidad siguen funcionando en dicha empresa. Actualmente estos equipos son construidos y ofertados por la empresa Complejo Industrial y Tecnológico Yanapasiñani S.R.L. (CITY) de El Alto, La Paz. Situación

Diferencia

Anterior

Actual

0,09

0,66

0,57 (800%)

Porcentaje de pérdida de materia prima [%]

3,5

1,0

2,5

Porcentaje de recuperación de polvo de saponinas [%]

0,0

85,0

85,0

31,5

15,3

16,2 (51%)

101,6

23,2

77 (80%)

Consumo específico de agua [m3/TM de quinua]

14

9

5 (36%)

Consumo específico de GLP [kg/TM de quinua]

33

12

21 (64%)

Capacidad de beneficiado de grano de quinua [TM/h]

Potencia eléctrica instalada de solo la tecnología reemplazada [kVA] Consumo específico de energía eléctrica [kWh/ TM de quinua]

Tabla 7: Situación de la empresa Andean Valley S.A. antes y después de la implementación de la tecnología desarrollada por el Centro de Promoción de Tecnologías Sostenibles. 1. Procesamiento de la quinua (Agroindustria) Los productos derivados del beneficiado y procesamiento industrial son la quinua perlada, graneado, hojuelas, harina, expandido, colorantes, pastas, extruidos y otros (Mujica et al. 2006). A continuación se describen los procesos básicos de algunos de ellos junto con investigaciones sobre los efectos de los diversos procesos sobre la calidad nutricional de los derivados e investigaciones sobre la elaboración de productos potenciales como los aceites, concentrados y aislados proteicos. 4.1. Hojuelas de quinua. Para la obtención de la hojuela de quinua, el grano es previamente desaponificado siguiendo el proceso de la quinua perlada, para luego secarlo

hasta una humedad aproximadamente entre 15 y 16 %. Las hojuelas de quinua se obtienen sometiendo el grano a presión entre rodillos de giro convergente, proceso muy similar al laminado de la avena. El tamaño de las hojuelas depende de la variedad y del uso final que se le dé, e.g. se puede tener un espesor entre 0,1 y 0,5 mm (Mujica et al. 2006). La integridad de las hojuelas depende de la variedad y más que todo de la plasticidad del almidón (perispermo) del grano y la adherencia del embrión al perispermo. Las variedades dulces han conservado mejor la integridad de las hojuelas, en cambio, las amargas tienden a desintegrarse y formar mayor proporción de la parte fina o sémola que está formada por partículas finas del embrión (proteína). Las hojuelas de quinua amplían las formas de

utilización de la quinua, puesto que se emplean en la elaboración de jugos de quinua con frutas (manzana, piña, mango), sopas, tartas, tortas y queques. En la preparación de sopas y jugos, las hojuelas se cocinan en menor tiempo que el grano, lo cual favorece al uso y consumo. 4.2. Expandidos o pisankalla de quinua. Los expandidos de quinua provienen del grano de quinua perlada. El grano acondicionado entre 14 y 15% de humedad, es sometido a un proceso de cocción a alta temperatura y alta presión (145 a 165 psi), para luego ser expulsado al exterior sufriendo cambios bruscos de temperatura y caída de presión, lo que ocasiona la expansión brusca de los granos y expulsión de la humedad interna en forma de vapor, provocando su reventado, obteniéndose un producto ligero y de buen volumen que puede ser saborizado o endulzado (Mujica 2013). Reynaga et al. (2013b), evaluaron ecotipos de quinua real en proceso de expansión del grano, encontrando que los ecotipos Pisankalla y Mok’o presentan altos índices de expansión, siendo 1,95 para ambos ecotipos. El ecotipo o variedad Pisankalla es conocido por su propiedad de mayor expansión en el tostado tradicional, lo que está confirmada con los reportes citados. Los expandidos de quinua se emplean de diversas maneras, como cereales instantáneos, como base para las barritas energéticas entre otras formas. En el Perú y en otras zonas, el expandido de quinua se conoce como maná de quinua (Mujica et al., 2006). Sin embargo, la calidad nutricional de la quinua puede deteriorarse en el proceso. Talavera (2003, citado por Mujica et al. 2006), encontró niveles de proteína en los expandidos de diferentes variedades, siendo de 12,6 % para Salcedo INIA, 10,4 % para Sajama, 9,4 % para Blanca de Juli y 6,9 % para Kancolla. Lo anterior muestra que el porcentaje de proteína se reduce considerablemente en los productos expandidos. Según Villacres et al. (2013), el proceso de expansión también provoca una disminución de los ácidos palmítico, oleico y linoleico. En el saber local, la pisankalla es el producto expandido de quinua que se procesa artesanalmente y se consume desde milenios atrás. Para la obtención de pisankalla se emplea variedades específicas, siendo este de grano rojo o negro según el color del

epispermo, este tipo de variedades se conoce como Pisankalla y Quytu. El expandido se logra colocando un puñado de grano acondicionado (humedad apropiada) a una olla de arcilla (jiwki) y calentado con bosta de vaca o estiércol de llama. El grano se tuesta bajo agitación constante. El grano así tostado se emplea directamente para el consumo o molido a manera de producto instantáneo. 4.3. Harina. La harina de quinua se obtiene moliendo la quinua desaponificada mediante presión y fricción, luego sometido a un ventilado para mejor pulverización. La harina de quinua se puede emplear casi en todos los productos de la industria harinera, se puede adicionar hasta 40 % de harina de quinua en el pan, 40 % en las pastas, 60 % en bizcochos y hasta 70 % en galletas (Mujica et al. 2006). Por su parte, Reynaga et al. (2013b), reportan que para la panificación se sugiere la relación de 19 % de harina de quinua y 81 % de harina de trigo. En la forma tradicional, la harina de quinua se obtiene empleando variedades aptas para el proceso conocidas como aku jupa que generalmente tienen grano pequeño. El grano de estas variedades una vez desaponificado se muele en molinos artesanales de piedra (qhuna). La harina obtenida de esta manera, se emplea en diferentes platos y macitas tradicionales. La experiencia de los productores sostiene que la harina procesada en qhuna se almacena por mayor tiempo sin que el producto sufra alteraciones. Reynaga et al. (2013b), sostienen que la harina obtenida con molino de piedra tiene mejores características granulométricas en comparación al obtenido en molino de martillos. Bonifacio et al. (2013) sugieren que algunas variedades pueden ser utilizadas en formulaciones alimenticias para bebes, por los menores tiempos requeridos de gelatinización de sus almidones. Por otra parte, los almidones de quinua blanca y Pisankalla pueden ser utilizados como espesantes en cremas y sopas (Pumacahua et al. 2013). 4.4. Fideos. Los fideos o pastas son productos alimenticios resultantes del amasado y moldeado de mezclas no fermentadas de harina de trigo con agua potable (Mujica et al., 2006). La harina de quinua ofrece

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alternativas para la industria de fideos o pastas; sin embargo, dentro la diversidad de quinua, no se conoce las variedades más aptas para la industria de pastas. Reynaga et al. (2013a), estudiaron la calidad industrial de la quinua real de Bolivia, encontrando que la mejor relación para fideos es de 21 % de harina de arroz (malla 45) y 79 % de harina de quinua (malla 45). Reynaga et al. (2013b), probaron la harina de quinua en la elaboración de pastas libre de gluten, para ello emplearon con buenos resultados la variedad local Pisankalla y en mezclas de 50 % de harina de arroz y 50 % de harina de quinua, además trabajaron reduciendo a 25 % la harina de arroz e incrementando la harina de quinua a 75 % con resultados satisfactorios. 4.5. Extruidos. La extrusión de alimentos es un sistema de cocción de alta temperatura, elevada compresión e intenso esfuerzo cortante (cizallamiento) en periodos cortos. Se utiliza como medio de reestructurar material alimenticio con contenido de almidón y proteínas y de esta forma elaborar diferentes tipos de alimentos texturizados. Según Mujica et al. (2006), en este proceso se producen los siguientes fenómenos: a) gelatinización y dextrinización del almidón, texturización de las proteínas y la desnaturalización parcial de las vitaminas presentes; b) fusión y plastificación del alimento y c) expansión por evaporación instantánea de la humedad. En el caso de extruidos de quinua sola y/o combinada, la quinua perlada se hidrata hasta un 15 % de humedad por 25 min; se introduce a la zona de alimentación del extrusor, para pasar a la zona de transición termo mecánica, donde se realiza el mezclado, comprimido y amasado de la materia prima, transformándola de una estructura granular a una masa semisólida plástica. Este proceso se lleva a cabo entre 150 y 160 °C y 1,2 atm de presión por 5 a 12 s. La masa es extruida por los orificios de la boquilla de la máquina y cortada a la salida por una cuchilla rotatoria para obtener la forma deseada del producto final. Este sistema no afecta la calidad nutricional y organoléptica, i.e. el computo químico o score proteínico se mantienen casi estables en relación a la materia granular no extruida, además, se obtiene un producto alimenticio aséptico y

aceptable por el consumidor (Mujica et al. 2006). 4.6. Productos potenciales. Aceites. La quinua posee un importante contenido de aceite que varía entre 2 y 11 % en 555 accesiones bolivianas estudiadas, con un promedio de 6,39 %. La calidad del aceite es buena por el alto porcentaje de ácidos grasos insaturados (aproximadamente 89 %), de los cuales entre 50 a 56 % corresponde al linoleico (omega 6), 21 a 26 % al oleico (omega 6) y 4,8 a 8,1 % al linolénico (omega 3) (Fundación PROINPA 2011). Por esta característica, la quinua ayuda a reducir el colesterol malo (LDL) y elevar el colesterol bueno (HDL), aspecto que la convierte en una fuente potencial para la producción de aceite como derivado. Concentrados y aislados proteicos. Por su alto contenido de proteínas, 12 - 18,9 % en 555 accesiones bolivianas estudiadas (Fundación PROINPA 2011), y como proveedora de todos los aminoácidos esenciales, la quinua se hace especialmente atractiva para la producción de concentrados y aislados proteicos (> 80 %), que pueden ser utilizados como componentes principales en formulaciones alimenticias de alto valor agregado. Para obtener la proteína concentrada de quinua o aislado de proteína en un proceso típico de laboratorio (Mujica et al. 2006), primeramente se debe obtener el embrión o germen de quinua desgrasado. Para ello el grano de quinua previamente se limpia de sus impurezas, tierra, residuos pequeños de cosecha, luego se procede al lavado o desaponificado hasta que las saponinas sean eliminadas completamente, luego se remoja el grano para que germine y una vez germinada se efectúa una molienda gruesa, para separar el embrión del almidón. Posteriormente el germen es secado, molido y se extrae la grasa. El germen de quinua desgrasado es sometido a una extracción alcalina en caliente (pH 11,5 a 50 °C), centrifugación, lavado con agua, otra centrifugación, obteniendo un residuo sólido el cual es sometido a una precipitación isoeléctrica a pH 4,8, para centrifugarlo nuevamente a fin de eliminar el líquido. Posteriormente el sólido es lavado con agua, centrifugado y finalmente pasa a

la etapa de secado al vacío (30 °C), obteniéndose el aislado proteico o proteína concentrada de quinua, con características funcionales adecuadas. Usando el germen desgrasado de la variedad Kancolla, Guerrero (1989, citado por Mujica et al. 2006) obtuvo un aislado seco en producto granular y en polvo de color crema, sin ningún olor, ni sabor. La composición química proximal en base seca fue: proteína 87,8 %, grasa 0,22 %, fibra 1,3 %, cenizas 1,4 % y carbohidratos 9,28 %; asimismo presentó un adecuado balance de aminoácidos, excepto los azufrados, siendo la utilización neta de proteína de 48,5. Mufari et al. (2013) compararon la precipitación isoeléctrica tradicional y el método enzimático para la obtención de concentrados proteicos de quinua. El método enzimático utilizó cuatro enzimas: α-amilasa, glucoamilasa, pululanasa y celulasa, en presencia de un buffer de acetato de sodio a pH 5, con el objeto de convertir el almidón y la celulosa en glucosa la cual queda soluble, obteniéndose un residuo enriquecido en proteínas. No obstante se lograron menores concentraciones de proteína (38 %) en comparación del método tradicional (53 %), el método enzimático favorece una mayor recuperación de las proteínas iniciales, un 43 % respecto del 15 % que se recupera con el método clásico, de la ventaja adicional de obtener un sobrenadante rico en glucosa como subproducto. Los autores plantean optimizar las condiciones para obtener mayores concentraciones de proteínas. Almidones. La quinua también es una fuente importante de carbohidratos. El contenido de almidón es de 54 % en base seca, el gránulo tiene forma poligonal con un tamaño entre 0,6 y 2,0 μm y se encuentra localizado en el perisperma como entidades individuales o agregados compuestos con forma esférica u ovalada y tamaño entre 16 y 34 μm (Ruales & Nair 1994a). Otros autores (González et al. 1989) informaron valores de 32,6 % para la variedad Sajama. El contenido de amilosa está entre 7,1 y 11,2 % y la estructura molecular de la amilopectina es muy parecida al del almidón ceroso, con un grado de cristalinidad de 35 % aproximadamente (Tang et al. 2002; Qian & Kuhn 1999). La digestibilidad del almidón no varía significativamente cuando los granos son

procesados, e.g. el grano sin procesar tiene una digestibilidad de 72 % y el precocido a 60 °C por 20 min de 77 %. Una mayor dextrinización del almidón mejora las características de empaste y palatabilidad, i.e. sabor y textura, del producto final (Ruales & Nair 1994b). En comparación al almidón del trigo y la cebada, el de la quinua muestra una mayor viscosidad, capacidad de retención de agua y poder de hinchamiento, también la temperatura de gelatinización es ligeramente mayor. Resultados que se reflejan en un mejor desempeño como agente espesante para rellenos, pero pobre para la elaboración de panes y queques en base a almidón de quinua (Lorenz 1990). Sin embargo, en comparación con el almidón de maíz, el almidón de quinua tiene una menor solubilidad y viscosidad (Ahamed et al. 1996). Por sus características fisicoquímicas, el almidón de quinua ha sido la base para la elaboración de alimentos para bebes. También hay que resaltar la estabilidad al congelamiento y descongelamiento, fenómeno conocido como estabilidad a la retrogradación, para la preparación de alimentos congelados pre-elaborados. Algunos autores también resaltan la naturaleza opaca del almidón gelatinizado para que pueda ser usado en productos alimenticios emulsionados como los aderezos para ensaladas (Ahamed et al. 1996). También 2. Discusión. Para responder al crecimiento de la producción de quinua en los últimos años, las etapas de cosecha y poscosecha han sido objeto de constantes innovaciones tecnológicas a escala industrial, en sustitución de las prácticas agrícolas manuales, usadas tradicionalmente en la producción del grano andino. Inicialmente se empleó maquinaria agrícola ideada para otro tipo de granos, posteriormente se fue adecuando a las características y necesidades de la quinua y finalmente se promovió el desarrollo y construcción de maquinaria apropiada para este cultivo. La mecanización que se está dando en la producción de la quinua conlleva ventajas y desventajas. Si bien hay un incremento en la recuperación del grano producido y una reducción de la contaminación de impurezas, dando como resultado una mejora en la calidad final del grano cosechado y beneficiado, el impacto ambiental puede ser negativo como

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resultado de la pérdida de vegetación, degradación y erosión de suelos en las zonas de producción. Por eso, es importante incorporar principios de protección y conservación del medio ambiente en el desarrollo tecnológico. El aumento en la demanda por quinua orgánica está contribuyendo positivamente en esta línea. No obstante haberse obtenido variedades de quinua con bajos contenidos de saponinas vía los métodos tradicionales de mejoramiento y tener mayor información sobre la estructura genética de esta especie, hoy en día, se siguen cultivando principalmente variedades y ecotipos amargos de quinua, cuyos granos deben ser previamente desaponificados para su consumo por sus altos contenidos de saponinas. Se presume que las saponinas son el mecanismo per se de defensa de la planta para combatir plagas y enfermedades (i.e. ataque de insectos, aves y roedores). Además, algunas de las variedades y ecotipos amargas presentan mayor estabilidad genética y características particulares, como es el caso de los ecotipos de Quinua Real que son altamente requeridas en el mercado internacional por el tamaño de su grano de alrededor de 2,5 mm. Aunque los sistemas actuales de remoción de saponinas continúan usando los principios básicos de los procesos tradicionales, hay que destacar que un mejor conocimiento científico de las características del episperma y propiedades de las saponinas, han permitido realizar avances importantes en el desarrollo de equipos y tecnología apropiada. La ubicación de las saponinas en las capas externas del grano facilita su remoción. En los sistemas de remoción vía seca, se ha tomado ventaja de las propiedades abrasivas innatas del episperma, que le confiere la estructura de su tejido vegetal. Cuando la fricción se da entre granos la remoción es mucho más efectiva y homogénea debido a que las fuerzas de fricción son iguales y menores a las que se tienen cuando los granos son frotados sobre una superficie abrasiva; por tanto, se puede ejercer un mayor control del proceso de escarificación y lograr porcentajes mayores y más uniformes de remoción del episperma, y por ende de las saponinas. A pesar de la forma ovoide de la semilla y la fragilidad del embrión y exposición al ambiente, la calidad nutritiva de la semilla no se ve comprometida cuando el escarificado se basa, principalmente, en

las fuerzas de fricción entre granos. La temperatura, un factor explotado en los sistemas tradicionales vía seca o húmeda, aún no ha sido incorporada en el diseño de los nuevos procesos de remoción de saponinas. La técnica del tostado del grano probablemente no sea conveniente considerarla por el desarrollo de color, resultado de las reacciones que se dan entre las proteínas y los azucares reductores presentes en el grano, y una posible degradación de las saponinas. Pero, el aumento de la temperatura del agua de lavado podría contribuir de manera positiva en la extracción de las saponinas debido al incremento en la solubilidad y ablandamiento del tejido del episperma que facilitan y aceleran la lixiviación; sin embargo, esta temperatura en ningún caso deberá ser mayor a las temperaturas de desnaturalización de las proteínas y de gelatinización del almidón, a fin de no modificar sus propiedades fisicoquímicas. Un mayor conocimiento de los mecanismos de absorción del agua y difusión de las saponinas en el grano han permitido identificar los tiempos óptimos de lavado y diseños más apropiados, de tal manera que el agua penetre únicamente hasta las capas donde se encuentran las saponinas, evitando así la hidratación de las otras capas del episperma, con ahorros sustanciales en el consumo de agua y en los tiempos de secado. El secado también es una etapa crítica que debe ser controlada adecuadamente para inhibir el crecimiento microbiano, la humedad final de grano debe ser menor al 13,5 %. Si bien es cierto que los sistemas combinados han sido optimizados, los volúmenes de agua que se usan en la etapa del lavado, 5 - 15 m3/t de quinua procesada, aún son significativos, especialmente en regiones donde este recurso es escaso, e.g. en el altiplano boliviano la precipitación pluvial alcanza solamente a 150 - 200 mm/año (Fundación PIEB 2010). Además, estos procesos generan aguas residuales contaminadas con saponinas que, en varios casos, se descargan sin tratamiento a los cuerpos naturales, pudiendo ocasionar desequilibrios en los ecosistemas. También cabe mencionar en este punto, que las regulaciones ambientales relacionadas en materia de contaminación hídrica y de suelos son cada vez más exigentes respecto a los límites permisibles de descarga, por tanto este hecho podría impulsar a que los sistemas de remoción de saponinas vía

húmeda o combinada sean revisadas e incluso eliminadas. La mayor recuperación de residuos, episperma con saponinas, es otro aspecto a considerar en el diseño de equipos y tecnología de desaponificación. Debido a las múltiples aplicaciones de las saponinas en el sector industrial (Kuljanabhagavad & Wink 2009), los residuos del escarificado han dejado de ser considerados “desechos”, residuos sin valor comercial, a subproductos con buenos precios en el mercado. Por tanto, se deberá trabajar en sistemas que permitan no sólo recuperar la mayor cantidad de saponinas en seco, sino que también permitan discriminar las fracciones con mayor concentración. Asimismo, se podría pensar en esta ventaja comparativa para impulsar el cultivo de otras variedades y ecotipos de quinua de grano pequeño y quizá de menor calidad nutricional pero con altos contenidos de saponinas, en otras regiones además de la tradicionales, e.g. variedades y ecotipos de quinua que se cultivan en los valles interandinos. Además de una buena capacidad de procesamiento y obtención de un producto final de acuerdo a estándares internacionales de calidad, los equipos y tecnología que se vaya a desarrollar para la remoción de saponinas deberán incorporar los principios relacionados con la protección y conservación del medio ambiente: i) reducción en el consumo de agua y energía y ii) reducción en la generación de residuos sólidos y líquidos contaminados. En este sentido, muchos de los prototipos que se han construido parecen tener un buen potencial para que sean escalados a nivel industrial y responder no sólo a los requerimientos técnicos relacionados con la eficiencia y la calidad del grano, sino también a los ambientales y económicos. Existen varios productos derivados de la quinua que se comercializan actualmente en el mercado, tales como los expandidos, harinas, fideos, hojuelas, extruidos, granolas, barras energéticas y otros que se basan en el aprovechamiento del grano libre de saponinas. Por otra parte, las investigaciones sobre el desarrollo de nuevos productos combinados se han ido incrementando de manera de hacer atractivo el consumo de quinua. Sin embargo, productos derivados que requieren tecnologías más complejas de separación de principios activos y componentes nutricionales aún no han sido explotados, e.g. aceite, concentrados y aislados proteicos, almidón,

leche de quinua, productos derivado de la saponina, colorantes a partir de las hojas y semillas entre otros. Estos productos de alto valor agregado, que aún son objeto de investigaciones, son considerados el potencial económico de la quinua por darle uso a características no solo nutritivas sino fisicoquímicas que abarcan más allá de la industria alimentaria y ofrecen productos a la industria química, farmacéutica y cosmética, considerando la enorme diversidad genética existente en las zonas andinas. Para aprovechar este potencial, será necesario fortalecer las capacidades locales de producción, mediante planes adecuados que involucren la investigación en desarrollo de procesos y productos y su posterior transferencia tecnológica. 6. Conclusiones. Las previsiones en este sector indican que la demanda por este grano ancestral seguirá creciendo, principalmente para la quinua orgánica, que impulsará el mejoramiento de la maquinaria agrícola actualmente disponible en el mercado, la optimización de los procesos y la innovación tecnológica, no sólo en las fases de cosecha y poscosecha, sino en todas las etapas de la cadena de producción, de tal manera que permita incrementar los rendimientos, mejorar la calidad del grano, reducir los consumos de energía y agua, la generación de desechos y los impactos ambientales negativos intrínsecos. A nivel industrial la desaponificación se realiza por la vía combinada para alcanzar los estándares de calidad de comercialización del grano de quinua, relacionados principalmente con: i) la integridad del grano, ii) valor nutricional y iii) contenido final de saponinas. Actualmente los procesos combinados permiten remover las saponinas hasta niveles entre 0,01 y 0.06 %, valores exigidos por el mercado internacional, muy por debajo del valor que puede percibir el paladar. Los sistemas más eficientes remueven en seco, en el escarificador, hasta 95 % de las saponinas, con pérdidas de masa en el grano de aproximadamente 5 a 7 % y el resto de las saponinas se eliminan en el lavado donde se tienen tiempos de contacto grano – agua de alrededor de un par de minutos o incluso segundos. Con los equipos y tecnología actual, aún no es posible beneficiar grandes volúmenes de quinua por la vía seca, sin comprometer la calidad nutricional y

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modificar la morfología del mismo. A nivel artesanal se tienen prototipos eficientes para la remoción de saponinas en seco, que permiten una recuperación total de las saponinas, pero su escalamiento a nivel industrial aún está pendiente. Las últimas propuestas tecnológicas valorizan los residuos del episperma ricos en saponinas que tienen múltiples aplicaciones en el sector industrial y por ende buscan la mayor recuperación de estos compuestos químicos en el proceso. La presencia de saponinas debe ser considerada como una oportunidad más que brinda la quinua. Por sus propiedades fisicoquímicas, reológicas, nutricionales y versatilidad agronómica, la quinua está siendo incorporada en la elaboración de diferentes tipos de alimentos; sin embargo, muy poco de su potencial ha sido explotado, especialmente aquellos con mayor valor agregado. Hoy en día, la quinua “el grano de oro” es considerada como un cultivo estratégico que contribuirá a la seguridad alimentaria mundial. Referencias. Ahamed NT, RS Singhal, PR Kulkarni & M Pal (1998). A lesser-known grain, Chenopodium quinoa: Review of the chemical composition of its edible parts. Food and Nutrition Bulletin, 19:1, 61–70. Ahamed NT, RS Singhal, PR Kulkarni & M Pal (1996). Physicochemical and functional properties of Chenopodium quinoa starch. Carbohydrate Polymers 31 (1-2), 99-103. Alcocer E (2010). Tecnologías de procesamiento agroindustrial de los granos andinos. En Rojas W, JL Soto, M Pinto, M Jäger M & S Padulosi (eds). Granos Andinos. Avances, logros y experiencias desarrolladas en quinua, cañahua y amaranto en Bolivia, 178 p. Bioversity International, Roma, Italia, 120-128. Apaza V, D Rodríguez, A Mujica, A Canahua y S Jacobsen (2006). Producción de Quinua de Calidad, Estación Experimental Illpa– Puno - Perú, 16 p. Aroni J C, M Cayoja y M Laime (2009), Situación Actual al 2008 de la Quinua Real en el Altiplano Sur de Bolivia, Fundación FAUTAPO, 180 p.

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